生物化学论文（推荐8篇）
生物化学论文（推荐8篇） 本文关键词：生物化学，推荐，论文
生物化学论文（推荐8篇） 本文简介：随着工业化的快速发展,人们在从事各项工作中无时不刻地获取巨大经济利益。而现如今,生物化学作为研究生命物质性质以及结构的技术学科在很大程度上影响并且方便着人们的生活,同时也在不断改善着人们所生存的环境。下面是生物化学论文8篇，供大家参考阅读。 生物化学论文第一篇：元素生物地球化学分析中微区X射线光谱
生物化学论文（推荐8篇） 本文内容：
随着工业化的快速发展,人们在从事各项工作中无时不刻地获取巨大经济利益。而现如今,生物化学作为研究生命物质性质以及结构的技术学科在很大程度上影响并且方便着人们的生活,同时也在不断改善着人们所生存的环境。下面是生物化学论文8篇，供大家参考阅读。
生物化学论文第一篇：元素生物地球化学分析中微区X射线光谱分析仪的运用
摘要：微区无损分析可提供物质组成元素的原位分布信息, 以揭示物质形成条件、元素动态分布过程与相互作用机理、生物代谢作用等。文章报道了实验室型微区X射线荧光 (μXRF) 光谱仪的研发和元素生物地球化学动态分布过程研究结果。μXRF光谱仪采用15μm光斑的聚束毛细管X射线透镜为激发源, 选用分辨率为135eV的硅漂移探测器 (SDD) , 样品和探测器间角度可调, 使之可进行异型样品如地质样品的原位分析, 利用五轴自控实现样品时空四维元素分布测定。利用该μXRF光谱仪测定了矿物-生物膜间的元素迁移和玉米种发芽过程中的元素分布, 发现 (1) 生物膜可吸附、富集毒性元素铅, 是重金属的重要汇集地, 最大富集系数1.7。 (2) 生物膜是金属从固态矿物相经水相进入生态系统的重要途径。 (3) 在玉米种子中, 可检测到K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn和Pb。Zn主要在胚乳中分布, 胚中有少量Zn存在;在胚乳和胚中存在微量Fe;胚乳中存在微量Pb, 胚中未观测到Pb。 (4) 经含Pb溶液浸泡发芽后, K在玉米种中胚和胚乳中部分富集, Fe分布在种皮和胚乳中, Cu和Zn主要在胚乳中分布;Pb主要在胚根、胚轴和胚芽中分布, 且Pb在新生根中高度富集。研究表明, 在种子萌发阶段, Pb等毒性元素可被植物滞留于根部, 制约了其向地上部的转移, 从而揭示了植物对毒性元素的耐受机制。
关键词：微区X射线荧光;生物膜;玉米;解毒与耐受机制;微量元素;毒性元素;铅;
Development of Laboratory Microscopic X-Ray Fluorescence Spectrometer and the Study on Spatial Distribution of Elements in Biofilms and Maize Seeds
LUO Li-qiangSHEN Ya-tingMA Yan-hongXU TaoCHU Bin-binZENG YuanLIU Jian
National Research Center of Geoanalysis
Abstract：Microscopic X-ray florescence spectrometry (μXRF) can be used to obtain the information on distribution and correlation of the chemical elements in the biogeochemical samples.The information is useful in revealing conditions of material formation, dynamic processes of elemental distribution and correlation among them, as well as biological metabolism.A laboratoryμXRF spectrometer was developed with combining apolycapillary microfocus X-ray beam excitation with a rhodium anode (50kV, 1mA) , a silicon drift detector (SDD) and three-dimensional scanning capability.The angle between the sample stage and the SDD detector was designed to be adjustable so that an in situ determination of a heterotypic sample, such as geological samples, can be made with theμXRF set.A rock-biofilm sample was taken from a field investigation, where there is a small mine and the rock in a shallow pool was covered by agreen biofilm.The rock-biofilm sample was stored in a refrigerator for furtherμXRF measurement.Maize seeds were from markets.Dry maize seeds and ones with Pb-soaked were sliced before theμXRF measurements.Then, the developed laboratoryμXRF spectrometer was applied to study the mobilization of lead in the rock-biofilms, and location of K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn and Pb in germination of the maize seeds.We found that (1) Pb accumulated in biofilms with a bioaccumulation factor of 1.7. (2) Pb increased gradually from rock to biofilm, and then decreased from biofilm to air.A peak occurred in the biofilm. (3) In maize seeds without Pb-soaked, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn and Pb were detectable.Zn was mainly found in endosperm, a small amount of Zn in embryo;trace Fe was detected in endosperm and embryo;Trace Pb was detectable in endosperm, not in embryo. (4) In germination of maize seeds soaked with dilute Pb solution, K was detected in both endosperm and embryo;Fe was distributed in seed coat and endosperm;Cu and Zn were in endosperm;most of Pb occurred in embryo and especially accumulated in fresh roots, which implies that the accumulation of Pb in roots functions as tolerance of detoxification of toxic elements in seed germination.
引言
微区X射线荧光光谱分析技术 (μXRF) 可以识别并定量测定物质组成元素, 获得元素三维分布信息和元素相关性数据, 利用微区X射线衍射分析技术 (μXRD) 可以识别元素所在的矿物相, 利用微区X射线吸收光谱 (μXAS) 可以测定待测元素的化学键和氧化态[1]。这种可非破坏同时测定多种物质组成元素和空间分布, 并可确定元素形态和矿物物相的分析能力, 正是微区X射线光谱分析技术的最大特点, 目前该技术已在地质、材料、生物、医学、刑侦、文物等领域获得了广泛应用。
在岩石矿物中的元素分布、元素微区扩散与吸附行为及沉积物纹层结构等研究领域, μXRF已有成功应用。富含粘土的岩石可用于处理和储存市政、工业和放射性废物, 因此开展粘土矿物的金属吸附行为与特性的研究具有显著意义和重大应用价值。利用取自钻孔的富粘土岩心, 选取天然放射性元素以及裂变和腐蚀产物, 进行粘土矿物的金属吸附实验, 可识别并确定对金属废弃物具有真正吸附作用的矿物类别和特性, 同时也可为进一步研究其矿物组成和元素的化学形态选定测定区域。例如, 利用泥质岩开展Cs, Ni和U吸附实验, μXRF结果显示元素K-Cs之间存在强相关, 表明伊利石等页状硅酸盐类矿物是吸附Cs的主要组分[2]。利用μXRF技术分析岩石反应带的组成变化, 可以从毫米到分米尺度上, 识别反应带的形成是由矿物相的相变引起还是由元素的扩散行为引起, 从而在探索变质岩形成机理方面发挥重要作用[3]。Ca会在一定层位沉积, 而在其他层位扩散, 从而反应了碳酸盐的季节性沉积, 揭示了流域中含Ca矿物的存在及碳酸盐成岩作用过程等。利用扫描μXRF技术测定陆源沉积、生物沉积和化学沉积物的纹层结构, 获取亚层元素变化信息, 可以得到生物学、地球化学和沉积通量的季节变化数据, 从而可以对沉积过程进行深入研究, 采集湖泊沉积物岩芯, 获取有机质、生物成因二氧化硅、C/N、δ13C和δ15N及XRF元素扫描数据, 可以实现对3 700年环境变化的再构[4]。
在生命和环境科学研究方面, 准确获取具有生物学意义的元素分布信息, 对于揭示生态系统中毒性元素的来源, 理解元素在环境中的作用机制、特性行为和相互影响十分重要。目前μXRF技术已可达到150nm的空间分辨率, 并已成功应用于测定单细胞中的元素组成和分布。用1 000ppm Cr (Ⅵ) 分别浸润浮游细胞和沾附细胞, 利用μXRF进行细胞组成元素二维分布活体分析, 结合μXAS技术, 发现沾附细胞已增加了抗逆性。这一细胞定位测定和细胞金属氧化还原态分析技术在细胞代谢规律研究, 特别是在地质微生物体系中探索金属活性菌的反应活性方面具有重要优势。在细胞壁被动生物矿物作用的研究中, 结合X射线衍射和X射线吸收谱技术, 发现在低饱和态下, 生物样品中的铀酰离子主要与细菌细胞壁上的羧基和磷酰基键合以吸附态的形式存在, 在高饱和态下, 细胞壁框架内出现磷酸铀矿物的被动型细胞壁成核作用, 这些生物成核颗粒尽管具有和非生物条件下完全相同的矿物学和形态学特征, 但却比非生物沉淀要小得多[5]。金纳米粒子 (GNP) 可用于肿瘤定位衬度剂, 而利用μXRF图像技术可以获得检出限达1ppm的GNP图像, 如果将聚毛细管透镜与探测器平行组合, 则可以获得体外细胞结构3D图像, 显现出了进行GNP定量分析的潜在可能性[6]。
对于元素在生物地球化学中的吸收、传播、代谢机理的深入研究可为更准确地进行金属污染所带来的风险评估提供技术支撑, 例如在环境中具有生物学重要意义的元素分布研究[7]、Pb在模式植物拟南芥中的分布、形态与代谢机理研究[8]、污染地区柳树根表铁膜及As和重金属的分布规律研究[9]等。将μXRF技术应用于蔬菜叶面分析, 发现工业大气污染是莴笋叶吸收Pb的主要途径之一, 且在直径几百微米的叶细胞组织坏死带附近富集, 这些斑点多聚集于中枢神经系附近。借助环境扫描电镜、拉曼光谱等相关技术对菜叶分析可发现叶面颗粒物为源于冶炼厂的源生矿物和风化后的次生矿物[10]。因此, 深入开展关于微区X射线荧光分析技术的研究, 对于探索元素生物地球化学作用与过程, 具有重要科学探索意义和应用价值。
种子具有两个功能:繁殖和传播。种子形成即完成了繁殖过程, 而种子发芽, 则是新一代植物生命的开始。日益严重的环境污染, 不仅影响了植物生长, 还会影响植物种子的形成和发芽生长。目前关于金属对于根茎叶和植物组织的研究较多, 但关于毒性元素对于种子代谢机理、生存能力、发芽过程的研究和报道却相对较少[11]。金属在种子中的分布和作用由所涉及的植物种属、种子结构、元素性质和形态等决定, 因此元素特性和生物学相关性的研究还需要深入开展。
目前在μXRF分析技术应用领域, 有两类仪器可供使用。一是同步辐射X射线荧光光谱分析装置 (SRXRF) , 二是实验室型微区X射线荧光光谱仪 (LMXRF) 。例如, 应用SRXRF和X射线吸收近边结构谱 (XANES) 分析碱性水稻田中Cd的分布与形态, 可以研究并解释元素扩散行为与动力学过程[12], 利用μXRF技术进行粘土矿物微区分析, 可以获得矿物组成元素间的相关性信息[2]。微区X射线光谱仪的研发也受到广泛重视。最近有作者报道了利用单色器、聚焦X射线源、硅漂移探测器构建的实验室型LMXRF装置, 该装置现已得到成功应用[13]。目前获得微区XRF元素图像信息的方式主要有两种:毛细管透镜微束X射线扫描和大光束X射线激发结合CCD或毛细管透镜聚焦探测[6]。两种方式都表现出了良好的应用前景。
本文在研发μXRF光谱仪装置的基础上, 将μXRF应用于元素生物地球化学过程研究, 测定了矿物-生物膜间的元素迁移和种子发芽过程中的元素分布, 以探索毒性元素在生物地球化学链中的传播规律、揭示其生物运移特性和毒性作用机理。
1 实验部分
1.1 仪器与方法
本装置采用聚束毛细管透镜作为聚焦X射线光源, Rh靶, 功率50 W, 焦斑大小15μm (FWHM) , 焦距4 mm (Powerflux PF X-Beam, X-ray optical systems, Inc.USA) 。探测器选用硅漂移探测器 (SDD) (Vortex EX-60SDD, SII NanoTechnologh USA Inc) , 内置热电制冷器制冷, 室温下使用, 分辨率135eV (@5.9keV, FWHM) , 脉冲成形时间0.25μs, 最大计数率500kcps。
聚焦X射线光管呈45°放置, 为测定不规则样品, 探测器角度在35°~55°可调, SDD探测器整体五维可调。样品放置在三维自控滑台上, 测定时由计算机控制实现对样品的三维扫描。整个装置放置在光学平台上, 并用5mm钢板制成整体防护罩。装置的前部、上部和左右两边均加装Pb玻璃, 使得在实验时选择样品分析区域时, 便于观察和自控调整样品。
在进行μXRF样品分析时, 均采用Rh靶, 激发电压48kV, 电流0.8mA, 扫描步长30μm。实验测定前, 利用金属Cu片标定和校正μXRF能量刻度。用μXRF测定获得多个地质标准物质谱图, 必要时选择特定化合物或其他标准物质, 以此为基础, 选择微区分布分析时的元素感兴趣区, 并进行必要的干扰识别和扣除。
元素间的谱线干扰和基体效应是能量色散μXRF分析中需要特别关注的事项, 特别是对于周期表中的过渡金属元素, 相邻元素间存在的谱线干扰, 相隔一个元素间的基体效应, 都会十分严重, 需要认真考虑, 否则获得的数据和信息可能是错误的。在μXRF实验测定中, 除Pb采用Lα1和Lβ1谱线外, 其他元素均采用Kα1和Kβ1, 3谱线。由于XRF能量探测器的分辨率还不足以分辨某些元素的谱线重叠干扰, 因此对于每一获得的μXRF能谱微区分布图, 均在扫描的基础上, 再从所测样品中单独选择“热点”区, 测定并获得样品中的元素能谱数据, 进行元素间谱线干扰的识别和处理。本研究中的重点元素Pb和As, 由于Pb Lα1 (10.55keV) 和As Kβ1 (10.54keV) 谱线几乎完全重叠, 因此分别测定三个峰位, 即Pb Lα1和As Kβ1的重叠峰位、Pb Lα1和As Kβ1, 3三个谱峰。对于Cu和Zn等其他元素也均在其对应的Kα和Kβ谱线峰位圈定感兴趣区进行测定。
1.2 样品制备
本文实验中采用了两类样品, 一是原始样品。从野外现场采集并含有生物层的岩石-生物膜样品, 保湿带回实验室, 用蒸馏水轻轻冲洗, 放置, 待岩石样品晾干后, 进行原位微区XRF分析。第二类为实验室栽培的植物样品, 用于测定种子发芽过程中的元素分布规律。种子用蒸馏水洗净, 放入由硝酸铅配置、含不同Pb浓度的水溶液浸泡, 发芽后, 洗净晾干, 上机测量。
2 结果与讨论
2.1 装置特性
将聚焦X射线光管作为激发源用于测定样品中的元素时, 除理论焦班数据外, 实际应用时的焦斑大小与光管和待测样品间的距离相关。因此实际进行样品微区分析时, 应采用刀片或金属丝, 测定所用光斑的实际大小, 确定分析距离, 并用激光装置标定, 以方便日常样品的分析使用。图1 (a) 是测定聚焦X射线光管光斑大小时的实验设置图。
利用刀口原理测得数据后, 经计算可得焦斑尺寸大小。本次实验测得的FWHM为30μm, 如图1 (b) 所示。需要注意的是, 由于装置并非垂直设置, 在平面X方向和Y方向, 焦斑大小是不一样的。如需X-Y方向的准确数据, 应利用刀口原理分别测定。
图1 (a) 实验室型μXRF焦斑测定实验; (b) 焦斑测定数据和FWHM值Fig.1 Laboratory microscope X-ray fluorescence spectrometer (a) spot-size measurement; (b) FWHM of spot-size by a knife-edge scanning mode
图2μXRF线扫描分析实验 (a) :岩石-生物膜-大气μXRF线扫描; (b) :样品μXRF能谱图; (c) :在矿物-生物膜-大气Pb峰背比强度变化趋势Fig.2μXRF scanning experiments (a) :μXRF scanning of rock-biofilm-air; (b) :μXRF spectra of biofilms; (c) :Distribution of ratio of Pb peak and background intensity while scanning along rock-biofilm-air axis
2.2 毒性元素Pb在矿物-生物膜-生物体间的活体运移
将从现场采集并经洗净晾干处理的含生物膜和胶质体的岩石样品放在样品台上, 进行μXRF分析和线扫描, 如图2 (a) 所示。由岩石经生物膜向大气一侧定点测定, 在Pb的Lα1和Lβ1处可以明显观察到从无到有, 和从有到无的谱峰变化[图2 (b) ]。且在As的Kβ峰位并未观察到谱峰出现。因此可以判定这两处谱峰的出现源于样品中的Pb。
再对此样品同方向进行μXRF线扫描, 扫描总长5mm。由于样品体积大, 扫描线长较长, 故选择μXRF分析时的扫描步长150μm。所得结果如图2 (c) 所示。由图可见, 在矿物-生物膜 (胶质体) 界面Pb逐渐增加, 经生物膜进入生物体后, Pb呈最大分布之后下降。这表明, 生物膜可富集毒性元素铅。最大富集系数1.7。且生物膜和胶质体是金属从固态矿物相经水相进入生态系统的重要途径。通常, 在水生环境下, 生物膜易于吸附并富集毒性元素。由藻类、细菌和细碎物质组成的生物膜是金属从非生物组分向生物组分转化的关键桥梁, 胶质体和生物膜是金属进入自然界和食品链的关键途径。大陆和海洋环境下溶解态痕量金属浓度与它们在矿物表面的吸附和沉淀反应直接相关, 在高浓度金属浓度情况下, 生物膜很可能形成了金属离子的汇集池。在某些体系中, Pb胶质体含量要显著大于溶解性Pb的浓度, 而有机生物体对金属的吸收取决于元素形态, 自由金属离子和金属生物配体络合物是有机体吸收金属的最主要的两种图途径, 研究证实, 附生生物是水系生态系统中Pb有机质的主要来源, 并与胶质体相关[14]。
2.3 植物发芽过程中的元素分布
利用研发的μXRF光谱仪对玉米种子发芽过程进行扫描, 可以观察到微量元素在玉米种子萌发过程中的分布变化, 其XRF能谱图如图3所示。利用19.2和20.22keV处的Rh靶康普顿散射和瑞利散射峰, 可以进行植物组织密度和质量变化的校正。由图3可见, 在3.3和3.6keV处可以明显观察到K的Kα和Kβ峰, 并有微量Ca的存在。在未加Pb溶液培养的玉米种子中, 有Fe (Kα/Kβ, 6.4/7.0keV) 和Cu (Kα/Kβ, 8.0/8.9keV) 的存在。
玉米种子用含1 000ppm的Pb溶液浸泡8d后, 用μXRF光谱仪定点测定, 可以观察到显著的Pb Lα, Lβ, Lγ峰, 以及Pb的Mα, Mβ及Mγ的重叠峰;在3.36, 3.69, 4.01keV处可观察到较显著的谱峰, 分别对应K (Kα1:3.31, Kβ3:3.59) 和Ca (Kα1:3.69, Kβ3:4.01) 的特征峰, 其中K的Kβ线和Ca的Kα线重叠;在6.40和8.07keV处发现小的谱峰, 在5.95和8.67keV处发现微小谱峰, 证实存在少量Fe, Cu和微量Mn, Zn。因此在经含Pb溶液浸泡发芽的玉米种子中, 利用研发的μXRF光谱仪, 可以发现存在K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn和Pb等元素, 如图3所示。
图3 玉米种子XRF能谱图Fig.3μXRF spectra of the maize seeds without Pb-spiked and in Pb solution 下载原图
种子含有作为新植物雏形的胚芽。玉米属单子叶植物, 种子由种皮、胚和胚乳组成。通常情况下, 生长中的Fe主要存在于胚和子叶或糊粉层中, Cu, Cd, Zn在子叶、种皮、胚根中有不同分布, 但Pb未能检测到[11]。在本研究中, 对未加Pb溶液培养的成熟玉米种子, 由μXRF扫描图发现, 在玉米的胚乳和胚中存在微量Fe;Zn主要分布在胚乳中, 在胚中可以发现少量Zn存在, 且主要集中在子叶、胚轴和胚根中。尽管在胚中未观测到Pb, 但在胚乳中检测到了Pb的存在, 如图4所示。
对用含1 000ppm的Pb溶液浸泡8d后的玉米种子, 用μXRF光谱仪扫描, 可以发现, K在胚芽和与胚相邻的胚乳中部分富集, Fe在种皮、胚乳中有分布, Cu和Zn主要分布在胚乳中, 而Pb主要分布在子叶、胚轴和胚根中, 特别是在新生根中, Pb高度富集, 如图5所示。这一结果表明, 在种子萌发阶段, 毒性元素如Pb等, 可被植物滞留在根部, 使得植物种子具有原始的通过将有毒元素留止于根部的解毒和耐受机制。
图4 用未加Pb的溶液浸泡后的μXRF元素分布图Fig.4μXRF two dimensional element maps of a maize seed without Pb-soaked 下载原图
图5 用加1 000ppm的Pb溶液浸泡8d后的μXRF元素分布图Fig.5μXRF two dimensional element maps of a maize seed in 1 000ppm Pb solution for 8days 下载原图
3结论
μXRF光谱分析技术是探索和研究物质组成元素及其分布、来源、迁移和转化的重要手段, 可以提供具有重要科学意义和研究价值的数据信息。通过研发建成的μXRF光谱仪, 准确获取了样品中元素分布信息, 空间分辨率可达15~30μm, 能量分辨率可达135eV, 分析范围为元素周期表中K之后元素。
将研发的μXRF光谱仪应用于生物地球化学研究, 发现了毒性元素Pb在矿物-生物膜-生物体间的活体运移规律, 获得了K, Ca, Mn, Fe, Cu和Zn在玉米萌发过程中的元素分布特性, 发现了在种子萌发过程中, 毒性元素Pb被植物滞留于根部的规律, 从而揭示了植物种子具有将毒性元素留滞于根部的耐受机制。由此可见, 原位、无损μXRF光谱分析技术在生物地球化学特别是在毒性元素的耐毒和解毒机制研究方面具有独特的技术特点和优势。
参考文献
[1]Van der Snickt G, Janssens K, Dik J, et al.Analytical Chemistry, 2012, 84 (23) :10221.
[2]Gergely F, Osan J, Szabo B K, et al.Spectrochimica Acta Part B-Atomic Spectroscopy, 2016, 116:75.
[3]Uno M, Okamoto A, Tsuchiya N.Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, 2014, 109 (6) :271.
[4]Finkenbinder M S, Abbott M B, Finney B P, et al.Quaternary Science Reviews, 2015, 126:227.
[5]Dunham-Cheatham S, Rui X, Bunker B, et al.Geochimica et Cosmochimica Acta, 2011, 75 (10) :2828.
[6]Ricketts K, Guazzoni C, Castoldi A, et al.Physics in Medicine and Biology, 2013, 58 (21) :7841.
[7]Majumdar S, Peralta-Videa J R, Castillo-Michel H, et al.Analytica Chimica Acta, 2012, 755:1.
[8]Shen Y.X-Ray Spectrometry, 2014, 43 (3) :146.
[9]Zimmer D, Kruse J, Baum C, et al.Science of The Total Environment, 2011, 409 (19) :4094.
[10]Uzu G, Sobanska S, Sarret G, et al.Environmental Science&Technology, 2010, 44 (3) :1036.
[11]Kranner I, Colville L.Environmental and Experimental Botany, 2011, 72 (1) :93.
[12]Khaokaew S, Chaney R L, Landrot G, et al.Environmental Science&Technology, 2011, 45 (10) :4249.
[13]Garrevoet J, Vekemans B, Bauters S, et al.Analytical Chemistry, 2015, 87 (13) :6544.
[14]Stewart T J, Behra R, Sigg L.Environmental Science&Technology, 2015, 49 (8) :5044.
生物化学论文第二篇：铅检测中的生物化学技术应用
摘 要：随着铅检测中生物化学技术应用技术的逐步推进, 目前针对此技术的研究成果也在不断深入, 而化学成分铅的危害性较大, 传统的检测技术逐渐难以满足需求, 而生物化学检测技术的出现逐渐被获得了越来越高的认可。本文将以此为出发点, 浅析铅检测中生物化学技术的应用。旨在为更多相关更为深入的研究提供些许的参考, 共同为铅检测和生物化学领域技术的拓展应用于发展做出些许贡献。
关键词：铅检测;生物化学技术;检测技术;技术应用;
0前言
在所有的环境污染物种类当中, 铅是一种较为常见的元素, 其不仅会对人体产生一定的毒害作用, 更会直接危害到动植物的健康与生态环境的平衡。传统的检测方式则更是多种多样, 包括光谱检测、电泳仪、液相色谱检测法和双硫腙对比法等等, 尽管传统的检测方法依赖于精密化学仪器使得检测结果的准确性较高, 但其操作流程与检测成本都难以满足多元化的铅检测需求。因此专家们不断致力于研发更加经济、便利、高效的检测方法, 生物化学检测技术由此应运而生, 并且依赖于诸多的优势, 使其在当前获得了较为广泛的应用。在此背景下对铅检测中的生物化学技术应用做进一步的研讨, 有利于为促进该技术研究的进一步深入提供一定的参考。
1 核酸检测技术
核酸检测技术, 全称分子信标核酸检测技术, 简称FRET。该技术原理是利用荧光能量共振转移来进行的化学成分检测技术, 通过此方式来获得寡核苷酸探针, 使之与特定的核酸相互补充, 在靶分子杂交的生物作用下, 形成荧光反应, 根据荧光反应的强弱程度来为定量与定性研究的进行提供参照依据。在Pb2+ (铅离子) 检测中, 分子信标核酸技术的应用亦是通过上述原理, 在常温下, 能够实现Pb2+的快速检测, 有利于削弱温度对探针反应的作用力, 同时限制条件的影响也被弱化。相关研究显示, Pb2+的浓度决定了检测的荧光强度, 使用该方式能够检测出的Pb2+的浓度下限为1.7×10mol/L。另有学者专门将该技术的研究建立在以脱氧核酶的催化水解特性基础之上, 并以此为依据对该技术进行了系统化的研究, 将其应用在了Pb2+的检测之中, 得出了比较喜人的结果[1]。另外, 还有的研究中采用双淬灭荧光探针进行检测, 主要方式为以8-17DNAzyme的底物链与酶链作为反应基, 用荧光基团和荧光淬灭基团对此进行标记, 得出双淬灭荧光探针, 促使金属离子如Zn2+、Mg2+、Fe2+等相互作用, 通过反应来辅助酶与底物之间以及酶内部的荧光能量共振转移效应来实现Pb2+的检测。
2 免疫检测技术
免疫检测技术主要是基于抗体与抗原之间的特异性反应基础上构建的生物化学检测法, 其优势在于灵敏度较高并且特异性较强。鉴于抗体具有着不同的种类, 因此免疫检测亦分为单克隆抗体与多克隆抗体两种, 当前常用的检测方式主要有酶联免疫法与荧光偏振免疫法。其中酶联免疫法属于单克隆抗体检测法, 通过合成Pb2+抗原用来免疫小鼠。要想获得Pb2+的有效抗体, 则需要先获得Pb2+。通过功能的双螯合, 获得反应原性, 之后再结合螯合剂与载体蛋白促使其获得免疫原性, 在小鼠体内注射之后分离出抗原, 进而进行铅检测。很多研究显示, Pb (II) .CHXDTPA复合体同掺入Pb2+之后的2Cl2的亲和力明显提升, 大约达到25倍, 并且实验证明, Pb2+也是唯一能够提升两者亲和力的金属离子[2]。
而荧光偏振免疫法的原理主要是依靠样品中的Pb2+同过量螯合剂的溶液反应, 通过免疫复合物之间的竞争, 获得多克隆抗体当中的特异性, 最后用荧光偏振仪进行测定, 得出的数据对比标准曲线, 则能够得出Pb2+浓度。此检测方式应用的便利性已经被很多研究证实, 比如有的研究采用螯合物制备的多克隆抗体在荧光偏振仪当中测出了138个土壤样品当中的Pb2+含量, 荧光偏振免疫同火焰原子吸收光谱法与电感耦合等离子体所测得的与结果相关的系数取值分别为0.95与0.92, 可见检测的范围较广, 并且交叉反应率极低, 在确保能够在室内顺利检测的同时, 还能够实现室外检测。并且相比之下, 具有着低成本、高速率等优势, 应用价值较高。目前, 在生物化学技术的推动下, Pb2+检测的免疫检测水平逐渐升高, 虽然优势作用明显, 但弊端也依然存在, 最主要的就是体现在抗体数量有限方面, 同时, 检测过程如何实现从实验室转移到现实生活当中亦是一个需要进一步解决的问题, 还需要避免金属离子之间的交叉反应影响过大等问题[3]。
3 超分子Pb2+生物化学传感检测技术
在超分子化学技术不断发展的推动作用下, 用于检测Pb2+的多种检测技术已被研发生成。此方式检测技术主要是通过超分子生物化学传感仪来实现, 原理是在离子诱导的作用下使超分子荧光信号产生相应的变化。已有研究采用在PVC膜上固定乙醇介质的荧光传感器用来检测Pb2+, 优势特点表现为具有着极强的敏感性与选择性, 反应快速而及时;另外还有研究采用一种新型荧光肽金属离子传感器形成新的螯合物, 该传感器的特点是含有酰胺与色氨酸, 在与金属离子作用后, 用于检测, 能够通过荧光的响应来识别。
4 结论
综上所述, 随着相关技术的不断发展, 目前此领域技术亦在进行着不断深入的研究, 应用也越来越广泛。加之现代社会对生态环境和谐的要求越来越高, 因此铅离子的检测也将朝向高精度、高效率、低成本方向发展。尤其是Pb2+检测的方式与技术, 更是会被不断赋予着更高的重视, 技术水平的发展亦永不止步。
参考文献
[1]戢太云, 张春华, 周培.生物化学技术在铅检测中的研究进展[J].上海农业学报, 2013 (01) :120-123.
[2]赵静, 孙海娟, 冯叙桥.食品中重金属铅污染状况及其检测技术研究进展[J].食品与发酵工业, 2014 (09) :122-127。
生物化学论文（推荐8篇） 来源：网络整理
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